Государственноеобразовательное учреждение
высшегопрофессионального образования
Московскийгосударственный индустриальный университет
(ГОУ МГИУ)
Кафедра ИДО № 74 «Естественнонаучных и инженерно-технических дисциплин»
Курсовой проект
По дисциплине «Технологическоемашиностроение»
на тему ««Проектированиетехнологического процесса механической обработки ступенчатого вала»
№ зачетной книжки № 07-3955-57 Задания№ 55
Выполнил:студент группы №Ах07Э22п
Ф. И.О.студента: Бирюкова Е.К.
Проверил:
Султан-заде Назим Музаффар-аглы
Москва2010
Оглавление
Введение
1.Служебное назначение изделия
2.Анализ технологичности конструкции изделия
3.Определение типа и организационной формы производства
4.Выбор способа получения заготовки
5.Выбор маршрута механической обработки
6.Выбор технологических баз
7. Выбортехнологического оборудования, оснастки и средств автоматизации
8.Выбор припусков на механическую обработку
9.Расчет режимов резания и норм времени
10.Маршрутная технологическая карта
11.Эффективность предлагаемого технологического процесса
Литература
Введение
В настоящее время важнокачественно, дешево и в заданные плановые сроки с минимальными затратами трудаизготовить деталь, машину в целом, применив современное высокопроизводительноеоборудование, инструмент, технологическую оснастку, средства механизации иавтоматизации производства. От принятой технологии производства во многомзависит долговечность и надежность работы выпускаемой машины, а такжеэкономичность ее эксплуатации.
Совершенствованиетехнологического процесса изготовления детали и машины в целом способствуетконструированию и использованию более совершенных машин, снижение ихсебестоимости, уменьшению затрат труда на их изготовление.
Совершенствованиеконструкций машин характеризуется ее, в соответствии современному уровнютехники, экономичностью в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтенывозможности использования наиболее экономичных и производительныхтехнологических методов ее изготовления, применительно к заданному выпуску иусловиям производства.
Задание
Марка стали 45Х, твердостьНВ 229, годовая программа выпуска N=1500,L=240-0,46, l1=145-0,4,l2=48-0,25, l3=14-0,18,l4=25-0,21, l5=58-0,30,
l6=89-0,35, l7=39-0,25, l8=54-0,30,d1=86-0,035, d2=69-0,03,d3=47-0,025, h1=10+0,15, h2=10+0,15, />, />.
/>
Рис. 1. Схема вала с даннымизадания.
1.Служебное назначение изделия
По конструктивным итехнологическим признакам деталь относится к классу «Валы».
Служебное назначениеступенчатых валов – передача вращательных движений.
У цилиндра на максимальнойокружности имеются две опорные шейки. Деталь не подвергается термическойобработке (НВ 185…229). Фаски по поверхностям не предусмотрены, следовательноострые кромки следует притупить.
/>
/>
2.Анализ технологичности конструкции изделия
Для приведенного на рис. 1.1вала можно сделать вывод его технологичности на следующих основаниях:
— вал достаточно жесткий(равножесткий) (l/d
— простая конфигурациядетали облегчает выбор исходной заготовки;
— расположение шеек(ступеней) удобное для обработки;
— не имеет труднодоступныхповерхностей;
— возможно применениестандартного отечественного оборудования режущего и измерительного инструмента;
— удобные базирующиеповерхности при фрезеровании шпоночного паза и обточке вала (наружныеповерхности шеек и торец, при токарной обработке – центровые отверстия иторец);
— шпоночные пазы открытые,легко доступные, размеры заданы от торца (базового торца);
— отсутствие термическойобработки упрощает технологический процесс обработки;
— могут быть использованыстандартные зажимные приспособления на всех технологических операциях;
— контроль заданныхпараметров вала может осуществляться стандартными контрольно-измерительнымиприборами.
3.Определение типа и организационной формы производства
Ориентировочно типпроизводства можно определить по табл. 1.1.
Таблица 1.1.Тип производства Годовой объем выпуска деталей в штуках Тяжелые (масса свыше 500 кг) Средние (масса от 30 до 500 кг) Легкие (масса до 30 кг)
Единичное
Мелкосерийное
Среднесерийное
Крупносерийное
Массовое
До 5
5-100
100-300
300-1000
Свыше 1000
До 10
10-200
200-500
500-5000
Свыше 5000
До 100
100-500
500-5000
5000-50000
Свыше 50000
Тип производства можноустановить по коэффициенту серийности (Кс)
/>
где tв –такт выпуска;
Тшт ср – среднее штучноевремя.
/>
Величина такта выпускарассчитывается по формуле:
/> (мин/шт),
где Fд –действительный годовой фонд времени работы оборудования (2070 час/смену);
N –годовая программа выпуска деталей.
/>
Обычно считается, чтокоэффициент серийности определяет количество различных операций по обработкедетали, закрепленных за одним станком в течении года: для массовогопроизводства Кс=1…2, для крупносерийного Кс=2…10, для серийного Кс=10…20, длямелкосерийного и индивидуального Кс>20.
Т. к. Кс=23,66 нашепроизводство является мелкосерийным.
Для единичного имелкосерийного производства обычно применяется непоточная форма производства.
4.Выбор способа получения заготовки
После получения чертежадетали и технических условий на ее изготовление, необходимо привести данные оматериале детали по химическому составу и свести их в таблицу 4.1. и 4.2.
Деталь изготавливается изстали 45Х.
Химический состав стали 45Х
Содержание элементов в %
Таблица 4.1.C Si Mn Cr 0,41…0,49 0,10…0,37 0,50…0,80 0,80…1,10
Механические свойства стали45Х
Таблица 4.2.Марка стали в состоянии поставки после термической обработки состояние Qв, МПа или НВ типовая термическая обработка Qв, МПа НВ 45Х ОП НВ≤217
Отжиг 840-8700
Закалка 8400
Отпуск 5200 1050 179-229
Валы обычно изготавливаютсяиз конструкционных и легированных сталей (типа 35, 40, 45, 30Х, 40Х, 45Х и т.д.)
В мелкосерийном производствезаготовки получают из горячекатаных или от холоднотянутых нормальных прутков.
Выбор метода полученияисходной заготовки определяется типом производства.
Экономическое обоснованиевыбора метода получения исходной заготовки может осуществляться по различнымметодикам. Но в любом случае следует определить величину коэффициентаиспользования материала заготовки по формуле:
/>
где Мд – масса детали;
Мз – масса заготовки
/>
В качестве метода получениязаготовки используем горячую штамповку. Величина коэффициента получениязаготовки:
Кис=0,65…0,85
/>
Рис. 4.1.
5.Выбор маршрута механической обработки
Процесс изготовления валасостоит из следующих этапов:
— термообработка исходнойзаготовки (нормализация)
— подрезка торцев изацентровка базовых (технологических) отверстий
— предварительная обработка,обтачивание наружных поверхностей, фрезерование шпоночных пазов
— термообработка
— окончательная обработка(шлифование, полирование)
6.Выбор технологических баз
В типовом технологическомпроцессе обработки деталей класса «Валы» (длиной более 120 м) предусмотренообеспечение принципа постоянства баз за счет обработки вала в центрах. Поэтомупервой операцией будет обработка торцев и выполнение центровых отверстий.
Схема базирования заготовкина фрезерно-центровальной операции (фрезеровать два торца одновременно ицентровать два отверстия единовременно на двухстороннем фрезерно-центровальномполуавтомате последовательного действия МР71) представлена на рис. 6.1 а).Схема базирования заготовки на токарном станке 16К20 (точить диаметры d1, и d2) представлены на рис. 6.1б).
/>
/>
Рис. 6.1. Схемы базированиязаготовки
/>
Рис. 6.2. Схемы установкизаготовки для определения погрешности базирования при фрезеровании шпоночногопаза
Рассмотрим варианты схембазирования заготовки при обработке шпоночного паза (рис. 6.2.). Для первоговарианта (рис. 6.2 а). При установке заготовки в призмы погрешность базирования(еᵷ) будет определяться по формуле:
/>
Для второго варианта (рис.6.2 б) при установке заготовки на плоскость (в станочных тисках) погрешностьбазирования (еᵷ) будет равняться половине допуска на диаметр заготовки:
/>
Для третьего варианта (рис.6.2 в) при установке заготовки в центрах погрешность базирования (еᵷ)будет равняться (еᵷ=0), т. к. установочная и измерительная база совпадают.Следовательно, целесообразно выбирать третий вариант (рис. 6.2 в).
7.Выбор технологического оборудования, оснастки и средств автоматизации
На первой операции используетсяФрезерно-центровальный полуавтомат Мод. МР-71. В качестве приспособленияиспользуются: тиски (принадлежность станка). В качестве вспомогательногоинструмента: две оправки для торцевых фрез; два сверлильных патрона. Режущийинструмент: две торцевые фрезы; два центровочных сверла. Контрольноизмерительный: линейка, штангенциркуль.
На второй операциииспользуется токарный многорезцовый полуавтомат мод. 1А730. В качествеприспособления используются: поводковый патрон с плавающим центром,возвращающийся в центр. В качестве вспомогательного инструмента: стойка длякрепления резцов на суппорте. Режущий инструмент: два токарных проходныхупорных резца и токарный прямой резец проходной. Контрольно-измерительный:предельные скобы для диаметральных реальных размеров; штангенциркуль длялинейных размеров.
На третьей и четвертойоперации используется токарно-винторезный станок мод. 16К20. В качествеприспособления используются: центр жесткий; поводок; центр вращающийся. Режущийинструмент: Токарный проходной упорный резец. Контрольно-измерительный:предельная скоба для диаметрального размера; штангенциркуль для линейногоразмера.
На пятой операциииспользуется Токарно-многорезцовый полуавтомат мод. 1А730. В качествеприспособления используются: поводковый патрон с плавающим центром, вращающийсяцентр. В качестве вспомогательного инструмента: стойки для крепления резцов насуппортах. Режущий инструмент: два токарных проходных упорных резца; токарныйпроходной резец; два канавочных резца. Контрольно-измерительный: предельнаяскоба для диаметрального размера; штангенциркуль для линейного размера.
На шестой и седьмой операциииспользуется горизонтально-фрезерный станок, мод. 6М82Г. В качествеприспособления используется: специальное пневматическое тисочного типа. Вкачестве вспомогательного инструмента: оправка для фрезы. Режущий инструмент:фреза дисковая трехсторонняя. Контрольно-измерительный: калибр пазовый, шаблон.
8.Содержание раздела «Выбор припусков и операционных размеров»
Выбрав и обосновав методполучения исходной заготовки определяются размеры заготовки по формулам:
для валов d3=dq+zo
где d3 — диаметр заготовки вала,
zo –общий припуск на обработку
dq и Dq – диаметры вала и отверстия по чертежу детали.
d1 =86 + 2 = 88 мм
d2 =69 + 2 = 71 мм
d3 =47 + 2 = 49 мм
9.Расчет режимов резания и норм времени
Нормирование товарнойоперации
1) Определение длины рабочего хода:
Lр.х.=Lр+Ln
где Ln = 2мм – длина перебега
Lр –длина обрабатываемой поверхности заготовки (длина резания)
Lр.х.1=Lр1+Ln = 25+ 1 = 26 мм
Lр.х.2=Lр2+Ln = 126 + 1 = 127 мм
Lр.х.3=Lр3+Ln = 89 + 2 = 90 мм
Lр.х.4=Lр4+Ln = 86 + 2 = 88 мм
Lр.х.5=Lр5+Ln = 69 + 2 = 71 мм
Lр.х.6=Lр6+Ln = 47 + 2 = 49 мм
2) Назначение подачи суппорта на оборот шпинделя S0 мм/об:
S0 =0,3 мм/об – для Lр.х.1, Lр.х.2, Lр.х.3
S0 =0,15 мм/об – для Lр.х.4, Lр.х.5, Lр.х.6
3) Определение стойкости Тр мин, предположительно лимитирующихинструментов:
Тр = Тм x л
Тм = 60 мин. согласноприложениям
л – коэффициент временирезания, принимаем равную единице
Тр = 60 x 1 = 60
4) Расчет скорости резания V,м/мин, и частоты вращения шпинделя n,об/мин.
Vчерн.= Vтабл. x k1 x k2 x k3
Vтабл.= 165 м/мин; k1 = 1, k2 = 1
Тогда: Vчерн. = 165 x 1,1x 1 x 1 =181,5 м/мин
Vчист.= Vтабл. x k1 x k2 x k3
Из приложений:
Vтабл.= 220 м/мин; k1 = 1, k2 = 1
Тогда: Vчист. = 220 x 1,1x 1 x 1 =242 м/мин
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
5) Расчет основного времени Т0:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Определение режимоврезания и норм времени при фрезеровании шпоночных пазов.
1) Определение длины рабочего хода:
Lр.х.1= Lp + Ln = 58 + 14 = 72 мм
Lp = 58 мм
Ln =14 мм
Lр.х.2= Lp2 + Ln2 = 95 + 14 = 109 мм
Lp2 =95 мм
Ln =14 мм
2) Назначение подачи на зуб фрезы:
S0 =SzxZ
S0 =0,1x4 = 0,4 об/мин
3) Определение стойкости Тр= 40 мин
4) Расчет скорости резания V,мин/мин
V = Vтабл. x k1 x k2 x k3
Vтабл. = 29 об/мин; k1 = 1,1 k2 = 1,15 k3 = 0,85
Тогда V = 29 x 1,1 x 1,15 x 0,85 =31,182 м/мин
5) Число оборотов n
/>
/>
6) Расчет минутной подачи Sм:
Sм = S0 x n = 0,4 x 993,057 = 397,222об/мин
7) Расчет основного времени То:
/>
/> />
10.Маршрутная технологическая карта
Таблица 10.1
Маршрутный план обработкиступенчатого вала на автоматизированной линии.№ операции Наименование и содержание Оборудование Приспособление Инструмент Схема базирования детали Вспомогательный Режущий Контрольно-измерительный 1 2 3 4 5 6 7 8 05 Фрезерно-центровальная. Фрезеровать торцы начисто и зацентровать с 2 сторон Фрезерно-центровальный полуавтомат Мод. МР-71 Тиски (принадлежности станка) 2 оправки для торцевых фрез; 2 сверлильных патрона 2 торцевые фрезы; 2 центровочных сверла Линейка, штангенциркуль
/> 10 Автоматная токарная. Обточить длинную часть вала начерно Токарный многорезцовый полуавтомат мод. 1А730 Поводковый патрон с плавающим центром; возвращающийся в центр Стойка для крепления резцов на суппорте 2 токарных проходных упорных резца и токарный прямой проходной резец Предельные скобы для диаметральных реальных размеров; штангенциркуль для линейных размеров
/> 1 2 3 4 5 6 7 8 15 Токарно-винторезная. Обточить короткую часть вала начерно Токарно-винторезный станок мод. 16К20 Центр жесткий; поводок; центр вращающийся Токарный проходной упорный резец Предельная скоба для диаметрального размера; штангенциркуль для линейного размера
/> 20 Токарно-внторезная. Обточить короткую часть вала начисто Токарно-винторезный станок мод. 16К20 Центр жесткий; поводок; центр вращающийся Токарный проходной упорный резец. Резец канавочный Предельная скоба для диаметрального размера; штангенциркуль для линейного размера
/> 1 2 3 4 5 6 7 8 25 Автоматная токарная. Обточить длинную часть вала начисто Токарно-многорезцовый полуавтомат мод. 1А730 Поводковый патрон с плавающим центром, вращающийся центр Стойки для крепления резцов на суппортах 2 токарных проходных упорных резца; токарный проходной резец; 2 канавочных резца Предельная скоба для диаметрального размера; штангенциркуль для линейного размера
/> 30 Горизонтально-фрезерная. Фрезеровать шпоночный паз на короткой части вала Горизонтально-фрезерный станок, мод. 6М82Г Специальное пневматическое тисочного типа Оправка для фрезы Фреза дисковая трехсторонняя Калибр пазовый; шаблон
/> 1 2 3 4 5 6 7 8 35 Горизонтально-фрезерная. Фрезеровать шпоночный паз на длинной части вала Горизонтально-фрезерный станок, мод. 6М82Г Специальное пневматическое тисочного типа Оправка для фрезы Фреза дисковая трехсторонняя Калибр пазовый; шаблон
/>
11.Эффективность предлагаемого технологического процесса
Предложенный в работетехнологический процесс полностью отвечает поставленным требованиям длязаданной программы выпуска деталей. Он является экономически выгодным примелкосерийном производстве.
Литература
1.Аверьянов О.И., Клепиков В.В. «Режущий инструмент» Учебное пособие. М: МГИУ,2007, 144 с.
2. ГорбацевичА.Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения:- 4-еизд., перераб. и доп.- Выш. школа, 1983, ил.
3. ГжировР.И. Краткий справочник конструктора: Справочник — М.: Машиностроение,Ленинград, 1983год.
4.Клепиков В.В., Порошин В.В., Голов В.А. «Качество изделий» Учебное пособие. М:МГИУ, 288с.
5. МихайловА.В. Методическое указание «Определение операционных размеров механическойобработки в условиях серийного производства» Тольятти, 1992год.
6.«Основы технологии машиностроения» Учебник. М: Машиностроение «станки» КолесовИ.М. 1997, 592 с.
7.«Основы автоматизации машино-строительного производства» Учебник. Издание 3-е.Под редакцией Ю.М. Солоницева М: Высшая школа 2001, 312с.
8.«Проектирование технологий машиностроения на ЭВМ» Учебник. Под редакцией О.В.Таратынова М: МГИУ, 2006, 5/9 с.
9. Справочниктехнолога машиностроителя./ Под редакцией А.Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985.- Т.1,2.
10.Справочник конструктора-машиностроителя/ Анурьев В.И., — М.: Машиностроение,2001. – Т.1,2,3.
11.Таратынов О.В., Клепиков В.В., Ашкиназий Я.М. «Проектирование гибкихтехнологических систем с применением ЭВМ» Учебное пособие. М: МГИУ, 2006, 118 с.
12.«Технология машиностроения» Учебник в 2х томах. Под редакцией А.М. ДальскогоМ: МГТУ им Н.Э. Баумана, 1997, 564 с.